通過以上DF1D仿真模擬，能夠得到不同磨粒晶胞團(tuán)簇模型，進(jìn)而分析其團(tuán)簇模型內(nèi) 部晶胞互相之間的壓力、溫度等趨勢，通過介觀尺度內(nèi)的分析，進(jìn)而能夠分析出其宏觀性 能，從而對磨粒磨削工件實(shí)質(zhì)進(jìn)行探究，能夠更好的實(shí)現(xiàn)光整加工的目的。
[0033] 以上所述是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員 來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也視為 本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種研磨液顆粒特性的耗散粒子動(dòng)力學(xué)模擬方法，其特征在于:具體步驟如下： (1) 建立初始結(jié)構(gòu):運(yùn)行Material Studio軟件，新建一個(gè)Project命名為晶胞;打開新 的文檔；工具欄選擇Sketch Atom工具繪制一個(gè)晶胞，點(diǎn)擊Clean工具修正得到合理的幾何 構(gòu)像；選擇菜單欄Modules上的Amorphous Cell，在下列列表中選取Construct ion，打開 Amorphous Cell Construction對話框；點(diǎn)擊Add將碳化娃原子添加到體系中，單價(jià) Constituent mol ecu les欄中 Number 下的數(shù)字，設(shè)為 100，溫度選擇為295K，Cel 1 type選 Periodic cel 1，其密度設(shè)置為3.22;設(shè)置完成后，得到碳化硅晶胞團(tuán)簇模型； (2) 優(yōu)化體系：得到其碳化娃粒子模型后，通過選用Discover模塊中的Minimizer對其 進(jìn)行優(yōu)化，打開Discover Minimizer對話框相關(guān)設(shè)置，然后點(diǎn)擊Minimize按鈕開始優(yōu)化;優(yōu) 化結(jié)束之后，會在Project Explorer中創(chuàng)建新目錄Sketch IDisco Min，當(dāng)任務(wù)完成之后， 最小化的結(jié)構(gòu)會被存放在這個(gè)新目錄之下； (3) 耗散粒子動(dòng)力學(xué)仿真模擬設(shè)置:通過以上模型建立及優(yōu)化，進(jìn)行DPD模擬分析;選取 DH) Calculation對話框，在Setup設(shè)置欄下選取運(yùn)行模擬步數(shù)20000步，時(shí)間步長為0.05， 模擬時(shí)長為1000;在Output periods中設(shè)置Frame every為1000步長，Coordinates every 為lframes以及Restart file every為10000步;通過以上模型建立進(jìn)行無量綱化計(jì)算，采 用DH)模擬方法，使系統(tǒng)達(dá)到平衡態(tài)，因傳統(tǒng)DH)方法中保守力權(quán)函數(shù)具有排斥性，故當(dāng)顆粒 達(dá)到平衡態(tài)后，粒子均勻分布在整個(gè)區(qū)域，應(yīng)用保守力勢函數(shù)及改進(jìn)的積分算法，當(dāng)經(jīng)驗(yàn)系 數(shù)為0.65時(shí)繼續(xù)展開DH)模擬； (4) 耗散粒子動(dòng)力學(xué)模擬結(jié)果分析:通過DPD模擬后，得到其壓力、溫度變化曲線、原子 坐標(biāo)下的壓力張量圖及壓力差異系數(shù)曲線;在對碳化硅顆粒進(jìn)行模擬的過程中，模擬20000 步時(shí)的壓力狀態(tài)呈遞減趨勢，壓力值從最初的24.5的狀態(tài)逐漸減小，在0至50時(shí)，此時(shí)壓力 遞減最為劇烈，加速度曲線明顯，從24.5的狀態(tài)遞減至22.8，DPD顆粒呈現(xiàn)出一定的受壓形 態(tài);從50至100模擬過程中，壓力維持22.6的受力，此刻逐漸趨于穩(wěn)定狀態(tài)，碳化硅DH)磨粒 也逐漸呈現(xiàn)穩(wěn)定的形態(tài)；同樣在碳化硅DH)顆粒模擬過程中，分析溫度的變化趨勢，初始溫 度選定1.3KT，在進(jìn)行初始模擬的過程中，從0至10模擬中，溫度從1.3KT大幅度降至1.05KT， 溫度也呈現(xiàn)出加速下滑狀態(tài)，此后從10至100模擬之中，碳化硅Dro粒子逐漸穩(wěn)定至1.0KT， Dro粒子也逐漸趨于穩(wěn)定;通過對其壓力張量分析，在X方向上，壓力張量最初維持在22.65， 經(jīng)過原子單元的變化，呈上下波動(dòng)狀態(tài)，最高為22.70，最低為22.60，基本維持不變;而在Y 方向上，壓力張量呈現(xiàn)出劇烈的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，在最初的原子坐標(biāo)下，由22.7狀態(tài)急劇下滑到 22.6，并且在3.5個(gè)單元的原子坐標(biāo)狀態(tài)下，達(dá)到最低值為22.5，其后維持上下波動(dòng)幅度減 小，維持在22.6;而在Z方向上，隨著原子坐標(biāo)浮動(dòng)，壓力張量也呈現(xiàn)出集聚變化的形態(tài)，由 最初的22.8開始，在達(dá)到頂峰值22.9后，也在3.5個(gè)單元的原子坐標(biāo)下，急劇下滑至22.5，并 且在其后狀態(tài)中，再次呈現(xiàn)急劇上升狀態(tài)；隨著原子單元的增加，DPD粒子的壓力單元由最 初的-0.08增長到0狀態(tài)，在其后開始下降至最低值-0.12，通過原子單元增加，達(dá)到頂峰值 0.08，并穩(wěn)定了兩個(gè)坐標(biāo)后，開始呈遞減趨勢，又達(dá)到最初的狀態(tài)，在整個(gè)變化過程中，呈現(xiàn) 不穩(wěn)定的狀態(tài);經(jīng)過以上模擬，碳化硅晶格模型形態(tài)不斷變化，經(jīng)過20000步模擬的壓力、張 量等的波動(dòng)，各參數(shù)數(shù)值逐漸趨于穩(wěn)定，最終得到碳化硅晶胞團(tuán)簇模型無定形體系； (5) 三種不同磨粒晶胞模擬結(jié)果分析:通過對碳化硅晶胞團(tuán)簇模型的建立，對其團(tuán)簇模 型特性進(jìn)行分析之后，對于分析其介觀尺度內(nèi)的性能有了很好的研究，從而更好的反映其 宏觀性能；選取磨粒流加工中的磨粒還有：三氧化二鋁及氮化硼；三氧化二鋁粉末呈白色 狀，常用磨粒粒徑有2.5以111、7以111、14以111、28以111、12(^111和15(^111，其對工件磨削效果較好，能有效 去除小孔周邊毛刺及倒圓角；氮化硼磨粒是一種白色松散粉末，常用磨粒粒徑有3.5μπι、7μ πι、10μπι、14μπι和40μπι，它的硬度較大，高于碳化硅粉末硬度，其切削能力強(qiáng);進(jìn)行同樣的參數(shù) 設(shè)置后，進(jìn)行DH)仿真分析，通過其壓力及溫度趨勢，結(jié)合碳化硅磨粒晶胞團(tuán)簇模型的特性 分析，進(jìn)行三種磨粒的晶胞團(tuán)簇模型數(shù)據(jù)對比；通過晶胞團(tuán)簇模型建立及仿真參數(shù)設(shè)置后， 對三種模型進(jìn)行Dro仿真分析，得出結(jié)果。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的研磨液顆粒特性的耗散粒子動(dòng)力學(xué)模擬方法，其特征在于:所 述三種模型進(jìn)行DTO仿真分析的結(jié)果為： (1) 三種模型在模擬時(shí)長1000下，仿真后得到的溫度及壓力變化都呈遞減趨勢，溫度從 1.3KT左右遞減至1.10KT，壓力從25.0左右遞減至22.5;從初始模擬至100時(shí)，溫度遞減率最 大，遞減至1.15KT，之后呈平緩趨勢;從初始模擬至200時(shí)，壓力遞減率最大，遞減至22.8，之 后也呈平緩趨勢，整體模擬結(jié)果相似； (2) 在初始溫度時(shí)，氮化硼模型為1.35KT，高于碳化硅模型的1.32KT和三氧化二鋁模型 的1.30KT，最終模擬后溫度氮化硼模型為1.11KT、仍高于碳化硅模型的1.09KT和三氧化二 鋁模型的1.06KT;在初始壓力時(shí)，氮化硼模型為24.55，高于三氧化二鋁模型的24.53和碳化 硅模型的24.50，最終模擬后壓力氮化硼模型為的22.4、仍高于碳化硅模型的22.3和三氧化 二鋁模型的22.2。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種研磨液顆粒特性的耗散粒子動(dòng)力學(xué)模擬方法，具體步驟如下：(1)建立初始結(jié)構(gòu)；(2)優(yōu)化體系；(3)耗散粒子動(dòng)力學(xué)仿真模擬設(shè)置；(4)耗散粒子動(dòng)力學(xué)模擬結(jié)果分析；(5)三種不同磨粒晶胞模擬結(jié)果分析。本發(fā)明選取了碳化硅、三氧化二鋁、氮化硼三種常用的磨粒晶胞團(tuán)簇模型進(jìn)行DPD仿真模擬，通過建立模型、優(yōu)化及仿真得到其溫度、壓力及原子坐標(biāo)張量及壓力差異系數(shù)等的變化趨勢，并且通過對比三種磨粒模型，分析其介觀形態(tài)進(jìn)而對宏觀性能進(jìn)行研究，從中選取更適合實(shí)驗(yàn)的磨粒流加工的磨料，最后得到碳化硅磨粒壓力及溫度變化都較均勻，選取碳化硅顆粒進(jìn)行下一步仿真模擬的磨粒，為之后進(jìn)行的磨粒流拋光實(shí)驗(yàn)奠定了理論基礎(chǔ)。
【IPC分類】G06F17/50
【公開號】CN105550474
【申請?zhí)枴緾N201610047943
【發(fā)明人】李俊燁, 楊兆軍, 喬澤民, 張心明, 吳慶堂, 李學(xué)光, 許穎, 徐成宇
【申請人】長春理工大學(xué)
【公開日】2016年5月4日
【申請日】2016年1月25日